二氧化碳是最常見(jiàn)的溫室氣體之一，隨著人類日益使用煤炭石油資源，二氧化碳排放量逐年增加。為了保護(hù)環(huán)境，世界各國(guó)都制定了CO2氣體減排計(jì)劃，并且積極開(kāi)發(fā)二氧化碳轉(zhuǎn)化技術(shù)。接下來(lái)小編為大家介紹一下目前最新的二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化技術(shù)。

  將二氧化碳以氫氣還原得到甲醇還有另一重要意義，實(shí)際上氫氣也是一種燃料，但是問(wèn)題在于輸送，它算是危險(xiǎn)的物質(zhì)，加上是氣體，輸送還需壓縮，這都增加成本。轉(zhuǎn)換成甲醇這種液態(tài)的燃料，既安全又方便輸送，因此這種技術(shù)也可以看成將氣體燃料液化的方法。使用Cu/ZnO/Al2O3為催化劑的方法，需要用高溫高壓，若希望未來(lái)一些較小型的工廠也能使用，在地產(chǎn)生氫氣同時(shí)轉(zhuǎn)換成為甲醇，就有需求尋找新的催化劑，希望能在室溫以及室壓即可進(jìn)行。另一個(gè)需要考慮的就是逆向的水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)(式1)的發(fā)生，那將會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，若是產(chǎn)生的甲醇內(nèi)有一氧化碳，則當(dāng)使用甲醇做為燃料電池的燃料時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)槿剂想姵厥褂玫你K(Pt)催化劑會(huì)被一氧化碳毒 化而喪失活性，是而新的催化劑還必須要有很高的選擇性，不可產(chǎn)生一氧化碳。

  最近在Nature Chemistry這份期刊上發(fā)表了一篇文章(參考資料5)，史丹福大學(xué)Norskov所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，先透過(guò)電腦的計(jì)算發(fā)現(xiàn)鎳(Ni)-鎵(Ga)的組合是很有潛力的催化劑，接著透過(guò)實(shí)驗(yàn)，以不同的Ni-Ga比例放在SiO2擔(dān)體上來(lái)測(cè)試，找到Ni5Ga3真的具有很好的活性，與Cu/ZnO/Al2O3相比，此一新的系統(tǒng)之活性更好，而且不會(huì)產(chǎn)生很多的一氧化碳。這種催化劑相當(dāng)穩(wěn)定，其催化可以在室壓進(jìn)行。

  這組研究人員認(rèn)為Cu-Zn的系統(tǒng)中，Cu的活性需要Zn的促進(jìn)，但這種活性位置不多，Ni5Ga3則無(wú)此問(wèn)題，因此活性較高。他們發(fā)現(xiàn)新催化劑中Ga的位置是產(chǎn)生甲醇的所在，而Ni則是產(chǎn)生一氧化碳和甲烷的位置，但是當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一陣之后，產(chǎn)生的一氧化碳會(huì)與Ni強(qiáng)烈結(jié)合產(chǎn)生毒化效應(yīng)，這是造成此系統(tǒng)具有良好選擇性的原因。此催化劑經(jīng)使用而活性降低之后，還可回收，透過(guò)氫氣在350oC處理兩小時(shí)可恢復(fù)原來(lái)活性。

  雖然此一催化劑尚非完美，但不可否認(rèn)的，這份工作找到了一個(gè)全新的系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)了很好的機(jī)會(huì)。透過(guò)計(jì)算的方式而能成功的找尋到有用的催化劑，是另一個(gè)讓人印象深刻的例子，但若非許多其他研究者在反應(yīng)機(jī)制方面所得之研究成果，做為計(jì)算的依據(jù)，理論計(jì)算也不會(huì)如此的有用。另外要注意，這兩種金屬均非貴重金屬，這也是非常重要的。

  如何將二氧化碳以不耗費(fèi)碳資源的方式轉(zhuǎn)換成為有用的有機(jī)物質(zhì)，絕對(duì)是化學(xué)家需要努力追求的。要達(dá)成此一目標(biāo)有賴催化劑的發(fā)展，那是另一個(gè)需要關(guān)注的領(lǐng)域。這些方面的科技發(fā)展，將影響地球生態(tài)的存續(xù)，絕不能忽視。

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